Прогресс и проблемы в прогнозировании специфичности TCR: от кластеризации к языковым моделям белков

 Advances and Challenges in Predicting TCR Specificity: From Clustering to Protein Language Models

“`html

Продвижение и преимущества в предсказании специфичности Т-клеточных рецепторов (TCR): от кластеризации до моделей языка белков

Недавние достижения в области иммунного секвенирования и экспериментальных методов генерируют обширные данные репертуара Т-клеточных рецепторов (TCR), позволяя создавать модели для предсказания специфичности связывания TCR. T-клетки играют роль в адаптивной иммунной системе, оркестрируя целенаправленные иммунные ответы через TCR, которые распознают несобственные антигены от патогенов или больных клеток. Разнообразие TCR, необходимое для распознавания разнообразных антигенов, образуется благодаря случайному перегруппировыванию ДНК, включающему сегменты генов V, D и J. В то время как теоретическое разнообразие TCR чрезвычайно высоко, фактическое разнообразие у конкретного индивида намного меньше. TCR взаимодействуют с пептидами на комплексе основной гистосовместимости (pMHC), причем некоторые TCR распознают многочисленные комплексы pMHC.

Эволюция вычислительных моделей для предсказания специфичности TCR

Исследователи из IBM Research Europe, Института вычислительных наук о жизни в Университете прикладных наук Цюриха и Йельской медицинской школы рассматривают эволюцию вычислительных моделей для предсказания специфичности связывания TCR. Подчеркивая машинное обучение, они освещают ранние методы неконтролируемой кластеризации, контролируемые модели и трансформационное воздействие моделей языка белков (PLM) в биоинформатике, особенно в анализе специфичности TCR. Обзор затрагивает смещения наборов данных, проблемы обобщения и недостатки валидации моделей. Он подчеркивает важность улучшения интерпретируемости моделей и извлечения биологических идей из больших, сложных моделей для улучшения предсказаний связывания TCR-pMHC и революционизации разработки иммунотерапии.

Текущие вызовы и практические решения

Данные о специфичности TCR поступают из таких баз данных, как VDJdb и McPas-TCR, но у этих наборов данных есть существенные ограничения. Массовое секвенирование имеет высокую производительность и экономическую эффективность, но не может обнаружить сопряженные α и β цепи, в то время как одноклеточные технологии, способные это сделать, дороги и недостаточно представлены. Большинство наборов данных фокусируются на ограниченном количестве эпитопов, в основном вирусного происхождения и связанных с общими аллелями HLA, что показывает значительное смещение. Кроме того, отсутствие отрицательных данных усложняет разработку контролируемых моделей машинного обучения. Генерация искусственных отрицательных пар вносит смещения, и модели высокой производительности могут запоминать последовательности, приводя к чересчур оптимистичным результатам. Обеспечение того, чтобы сгенерированные отрицательные пары точно отражали истинные небиндящие распределения, остается вызовом.

С 2017 года моделирование специфичности TCR значительно продвинулось, начиная с методов неконтролируемой кластеризации. Начальные модели, такие как TCRdist и GLIPH, группировали TCR на основе сходства последовательностей и биохимических свойств. Эти методы продемонстрировали, что последовательности TCR содержат ценную информацию о специфичности, но столкнулись с сложными нелинейными взаимодействиями. Это побудило к разработке контролируемых моделей, которые использовали техники машинного обучения для лучшей обработки растущей сложности данных. Ранние контролируемые модели, включая TCRGP и TCRex, использовали классификаторы, такие как гауссовы процессы и случайные леса, для предсказания специфичности TCR. Тем временем подходы на основе нейронных сетей, такие как NetTCR и DeepTCR, использовали передовые архитектуры для улучшения точности предсказаний.

Введение моделей PLM отметило последний прорыв в предсказании специфичности TCR. Основанные на архитектурах Transformer, эти модели были обучены на обширных наборах данных последовательностей белков и достигли замечательной производительности в различных задачах, связанных с белками. Например, TCR-BERT и STAPLER использовали модели на основе BERT, настроенные для классификации TCR и антигенов, продемонстрировав эффективность PLM в улавливании сложных взаимодействий последовательностей. Несмотря на свой успех, остаются вызовы в решении лексической многозначности и улучшении интерпретируемости моделей. Будущие улучшения в оптимизации встраивания и адаптации методов интерпретируемости, специфичных для последовательностей белков, критичны для дальнейших прорывов в предсказании специфичности TCR.

Точное предсказание специфичности TCR важно для улучшения иммунотерапий и понимания аутоиммунных заболеваний. Ограниченные и смещенные данные, особенно информация об эпитопах, ставят под сомнение текущие модели, затрудняя их обобщение на новые эпитопы. Прорывы в машинном обучении, включая сверточные нейронные сети, рекуррентные нейронные сети, перенос обучения и PLM, значительно улучшили модели предсказания TCR, но остаются вызовы, особенно в предсказании специфичности для новых эпитопов. Бенчмарки, такие как IMMREP22 и IMMREP23, подчеркивают трудности справедливого сравнения моделей и их обобщения. Адаптация моделей TCR для предсказания BCR, включающего нелинейные эпитопы и сложные взаимодействия с антигенами, представляет дополнительные вычислительные вызовы.

“`

Мобильная разработка на заказ и готовые решения

Мобильная разработка

Готовые и индивидуальные решения

Веб решения - разработка сайтов и сервисов

Web решения

Получите бесплатную консультацию по веб-разработке прямо сейчас

Аутсорсинг, подбор специалистов и команд разработки

Аутсорсинг

Выберите своего специалиста сегодня и начните свой проект

Новости

  • API Evals от OpenAI: Оптимизация оценки моделей для бизнеса

    Введение в Evals API OpenAI представила Evals API, мощный инструмент для упрощения оценки больших языковых моделей (LLMs) для разработчиков и команд. Этот новый API позволяет программно проводить оценку, позволяя разработчикам определять тесты, автоматизировать…

  • Запуск моделей APIGen-MT и xLAM-2-fc-r для обучения агентов с многоходовыми взаимодействиями

    Введение Инновационные модели Salesforce AI, APIGen-MT и xLAM-2-fc-r, значительно улучшают способности AI-агентов в управлении сложными многоуровневыми взаимодействиями. Эти решения особенно актуальны для бизнеса, который зависит от эффективной коммуникации и выполнения задач. Проблема многоуровневых…

  • Huawei Dream 7B: Революционная Модель Диффузионного Размышления для Бизнеса

    Практические бизнес-решения на основе Dream 7B Модель Dream 7B от Huawei предлагает революционные возможности для автоматизации и улучшения бизнес-процессов. Внедрение этой технологии может значительно повысить эффективность и качество работы организаций. Как улучшить бизнес…

  • МегаСкейл-Инфер: Революционная система для эффективного обслуживания LLM на основе MoE

    Введение MegaScale-Infer: Оптимизация Производительности Больших Языковых Моделей Большие языковые модели (LLMs) играют важную роль в различных приложениях, таких как чат-боты и генерация кода. Однако с увеличением их размеров возникают проблемы с эффективностью вычислений.…

  • Инновации в тактильном восприятии: решение для бизнеса с использованием ИИ

    Преобразование тактильного восприятия с помощью ИИ: Практические бизнес-решения Понимание технологии тактильного восприятия Тактильное восприятие необходимо для эффективного взаимодействия интеллектуальных систем с физической средой. Технологии, такие как сенсор GelSight, предоставляют подробную информацию о контактных…

  • LLM+FOON: Улучшение планирования кулинарных задач для роботов

    Введение Разработка роботов для домашнего использования, особенно в кулинарии, становится все более актуальной. Эти роботы должны выполнять различные задачи, требующие визуальной интерпретации, манипуляции и принятия решений. Использование LLM+FOON фреймворка может значительно улучшить планирование…

  • Создание локального RAG-пайплайна с Ollama и DeepSeek-R1 на Google Colab

    Практические бизнес-решения с использованием RAG-пайплайна Создание RAG-пайплайна с использованием Ollama и Google Colab может значительно улучшить бизнес и повседневную жизнь. Вот как это может повысить результаты бизнеса: Преимущества Эффективный доступ к информации из…

  • Улучшение моделей рассуждений с помощью масштабирования во время вывода

    Введение Искусственный интеллект может существенно улучшить бизнес-процессы, особенно в области сложного решения задач. Следуя новейшим исследованиям в области масштабирования языковых моделей, можно улучшить качества рассуждений и значительно повысить эффективность работы. Проблемы текущих моделей…

  • RARE: Масштабируемая AI-структура для улучшения специфического рассуждения

    Введение Современные достижения в области больших языковых моделей (LLMs) продемонстрировали впечатляющие возможности в различных задачах. Однако они часто сталкиваются с трудностями в специализированных областях, требующих глубоких знаний и рассуждений. Это ограничение связано с…

  • OceanSim: Инновационный GPU-ускоренный симулятор подводной robotics

    Введение в OceanSim: Преобразование симуляции подводной робототехники OceanSim – это современная платформа для симуляции подводной робототехники, разработанная Университетом Мичигана. Она использует высокопроизводительное GPU-ускорение, что делает ее ценным инструментом для таких приложений, как морская…

  • Генератор питчей для стартапов на основе AI

    Создание генератора питчей для стартапов на базе ИИ Данный гид предлагает простой подход к созданию приложения, использующего ИИ для генерации идей питчей для стартапов. Используя модель Google Gemini Pro вместе с фреймворком LiteLLM,…

  • MMSearch-R1: Новые горизонты для бизнес-ИИ

    MMSearch-R1: Улучшение возможностей ИИ в бизнесе Введение в большие мультимодальные модели (LMM) Большие мультимодальные модели (LMM) значительно продвинулись в понимании и обработке визуальных и текстовых данных. Однако они сталкиваются с проблемами при работе…

  • Масштабируемое Моделирование Наград для AI: Улучшение Общих Моделей Наград с SPCT

    Улучшение моделей вознаграждения для приложений ИИ Введение в моделирование вознаграждения Метод обучения с подкреплением (RL) стал ключевым методом для улучшения возможностей больших языковых моделей (LLMs). Мы можем применять RL, чтобы модели лучше понимали…

  • Архитектура трансфузии: Повышение креативности GPT-4o в бизнесе

    Преобразование AI с помощью архитектуры Transfusion Введение в GPT-4o и архитектуру Transfusion GPT-4o от OpenAI представляет собой значительное достижение в области мультимодального искусственного интеллекта, объединяя генерацию текста и изображений в одном выходе. Архитектура…

  • Графы атрибуции: Новый подход к интерпретируемости ИИ

    Введение Недавние разработки в области искусственного интеллекта, такие как графы атрибуции, открывают новые горизонты для понимания работы AI-моделей. Это позволяет компаниям лучше доверять и использовать ИИ в своих бизнес-процессах. Проблема интерпретируемости ИИ Одной…

  • Оценка надежности цепочечного рассуждения в ИИ: Исследования Anthropic

    Улучшение прозрачности и безопасности ИИ Введение в цепочку размышлений Цепочка размышлений (CoT) представляет собой значительное достижение в области искусственного интеллекта (ИИ). Этот подход позволяет моделям ИИ формулировать свои шаги рассуждений перед тем, как…

  • Модели Llama 4 от Meta AI: Решения для бизнеса

    Введение в модели Llama 4 Meta AI недавно представила свое новое поколение мультимодальных моделей Llama 4, включая две разновидности: Llama 4 Scout и Llama 4 Maverick. Эти модели представляют собой значительный шаг вперед…

  • Масштабируемое Обучение с Подкреплением для Сложных Задач

    Практические бизнес-решения на основе RLVR Использование обучения с подкреплением с проверяемыми наградами (RLVR) открывает новые возможности для бизнеса. Давайте рассмотрим, как это может улучшить бизнес и реальную жизнь, а также шаги для внедрения.…